[發明專利]一種用于開采頁巖氣壓裂支撐劑的制備方法

在審

• 申請號: 201610684814.0
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN107760297A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 郭強
• 申請（專利權）人: 郭強
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C04B35/81;C04B35/185;C04B35/626;C04B35/622
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技術領域

本發明涉及一種頁巖氣開采領域，具體涉及一種用于開采頁巖氣壓裂支撐劑的制備方法。

背景技術

頁巖氣壓裂技術是通過壓裂液給地層頁巖壓出裂縫，為頁巖氣的流動打開通道，防止在地層閉合壓力條件下裂縫閉合，需使用壓裂支撐劑。壓裂支撐劑隨壓裂液進入地層的頁巖縫隙，在壓裂液形成的縫隙里駐留，以阻擋頁巖裂縫的閉合，形成一個高導流能力的支撐帶。因此，壓裂支撐劑是影響頁巖氣開采收集的關鍵材料。在石油、常規天然氣的開采過程中，也會用到支撐劑，但由于石油、常規天然氣存在于離散的巖石中，閉合壓力低，空隙相對較多，所以對壓裂支撐劑的要求并不高。但在頁巖氣的開采中，頁巖呈致密的聚集性，壓裂液形成的縫隙很容易在高閉合壓力下閉合，因此支撐頁巖的空隙對開采收集頁巖氣非常重要，要求支撐劑具有高強度以避免頁巖縫隙閉合。

目前頁巖氣開采所用的壓裂支撐劑主要為石英砂和陶瓷顆粒。一般石英砂的承壓能力在35MPa, 破碎率≤ 10% ；陶瓷顆粒的承壓能力52MPa，破碎率≤ 25% ；69MPa，破碎率≤ 20% ；而深層頁巖的閉合力可達100 MPa，普通的石英砂和陶瓷顆粒難以達到頁巖開采中的支撐強度要求。另外，陶粒原料主要采用鋁礬土，生產成本過高，并且資源逐漸稀少，大規模利用鋁礬土制備陶粒用于頁巖氣開采受到鋁礬土資源的制約。

發明內容

本發明的目的即在于克服現有技術的不足，提供一種用于開采頁巖氣壓裂支撐劑的制備方法。

本發明的通過下述技術方案實現：一種用于開采頁巖氣壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于：

（1）原料及重量份 ：明礬石膨脹劑20-30 份，氧化鈣膨脹劑20-30 份，高嶺土 70-85 份，膨潤土 5-10份，石英 5-10 份，長石 3-5 份，碳酸鹽礦物 2-3 份，氧化鋅晶須 1-3 份，磷酸三鈣 1-3份；

（2）連續干磨 ：將步驟（1）配制好的原料通過自動上料系統裝入連續干法球磨機球磨，過200目篩，得到料粉 ；球磨工藝參數為 ：以不銹鋼球為研磨介質，原料與不銹鋼球的質量比為 1:5～ 3 ；

（3）連續濕磨 ：將步驟（2）所得粉料通過自動上料系統送入連續濕磨機進行連續濕磨至泥漿粒度達到 5 ～ 20 微米，再送入泥漿池陳腐 24±2h ；球磨工藝參數為 ：以不銹鋼球為研磨介質，原料、不銹鋼球和水的質量比為 1:2.5 ～ 3.5:0.5 ；

（4）噴霧造粒 ：將步驟（3）陳腐后的泥漿泵入噴霧干燥塔進行干燥造粒，得到水份含量為 0.1 ～ 0.5% 的松散顆粒 ；

（5）粉料打散 ：使用打散設備將步 驟（4）所得的松散顆粒再次打散為連 續濕磨后粒徑的粉料 ；

（6）將步驟（5）所得粉料經成球機滾制得到粒度為 20-40 目的支撐劑球形坯體 ；

（7）將步驟（6）所得到的支撐劑球形坯體在 120 ～ 140℃溫度下干燥 30±2h，然后在水泥機械立窯或者回轉窯中燒制得到超低密度高強度的頁巖氣專用壓裂支撐劑。

進一步的，所述步驟（7）在水泥機械立窯中燒制得到超低密度高強度的頁巖氣專用壓裂支撐劑 ；在水泥機 械立窯中以 8 ～ 25℃ /min的加熱速度自室溫升溫至1200 ～ 1350℃燒成，保溫 2 ～ 6h，其中800℃時保溫1h，1000℃時保溫1h ；再以 25 ～ 45℃ /min的冷卻速度降溫。

進一步的，所述步驟（7）在回轉窯中燒制得到超低密度高強度的頁巖氣專用壓裂支撐劑 ；所述回轉窯的轉速為2-5 轉 / 分，最高燒制溫度為1380-1420℃。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明通過連續式干磨與連續式濕磨工藝提高物料均勻性、通過復合燒結助劑促進固相燒結 ；通過控制 球坯在機械式立窯或回轉窯不同部位保溫的燒成方式共同促進長柱狀莫來石的形成，產品中柱狀莫來石的含量達 70-80%。

2、本發明采用連續式干法球磨加濕磨工藝，確保漿料中各原料的均勻性、穩定性，提高了球磨效率，采用設備少，占地面積少，減少了投資成本，同時還可以連續化生產，能耗小 ；同時采用質量大的不銹鋼球為研磨介質，提高研磨效率。

3、本發明頁巖氣專用壓裂支撐劑及其制備方法利用現成熟的設備生產，無需增加其他設備投入，可以用較低的成本生產出高性能頁巖氣專用壓裂支 撐劑，具有顯著的社會效益、環境效益、經濟效益。

附圖說明